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2、实验：探究加速度与力、质量的关系
牛顿第一定律（惯性定律）
1 内容：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态为止.
2 反映
⑴ 力和运动的关系：力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态原因。
⑵ 物体不受外力 （或所受外力合力为零） 时，总保持匀速直线运动状态或静止状态
⑶ 物体具有一种固有属性——惯性。物体的惯性大小完全取决于质量，与其它因素无关
知识回顾
有外力作用
力是产生加速度的原因
力越大
加速度越大
速度改变越大
运动状态改变越大
有加速度产生
速度改变
物体运动状态改变
力是改变物体运动状态原因
科学思维
物体质量越大
质量是物体惯性大小的量度
运动状态越难改变
相同外力作用下，速度变化越慢
加速度越小
科学思维
物体的加速度 a 可能和哪些因素有关？
m
F1
m
F2
F1m2
F
m1m1
F
当物体质量一定时，受力越大，加速度也越大。
当物体受力一定时，物体的质量越大，加速度越小。
注意：这里的力指的是物体所受的合外力
初步设想
一、实验思路
请说出你的设计思路并和同学们讨论确定实验探究方案。
1、你认为应该如何完成这个探究实验？
2、比如，研究什么物体？
5、如何测量该物体受到的力？
4、如何测量该物体的加速度？
3、怎样分析数据？
一、实验思路
1、实验目的
2、实验设计
加速度a与力F的关系
加速度a与质量m的关系
1、测量哪些量
2、怎么测量
控制变量法
m：
a:
F:
天平
打点计时器
物体所受的合力
a、F、m
3、进行实验
4、利用表格分析数据
二、物理量的测量
1、质量的测量
托盘天平
为了改变小车的质量，可以在小车中增减砝码的数量。
二、物理量的测量
求小车的加速度 （逐差法）
也可求几个计数点的瞬时速度，然后利用公式
计算加速度的大小
2、加速度的测量
Δx1
Δx2
Δx3
Δx5
Δx4
Δx6
二、物理量的测量
3、力的测量
孤力物体是不存在的，所以实验中的F是合力。
F
mg
FN
f
T
如图一个木块正在倾角为θ的三角斜面上匀速下滑
将轨道的一端垫高可以近似抵消小车、纸带所受的摩擦力。
重力与支持力的合力与滑动摩擦力大小相等、方向相反
G
G1
FN
f
G1平衡摩擦力f
平衡摩擦力
G2
二、物理量的测量
3、力的测量
T
即小车受到合外力近似等于砝码的重力。
平衡摩擦力

≈ G砝码
当砝码质量比小车质量小得多时（≤1/6）
绳子的拉力近似等于砝码的重力
三、实验方案①——对比实验研究a与F、m的关系
怎样测量a、F和m三个物理量？
①如何测量小车的质量m？ 如何改变m？
②如何测量小车受到的拉力F？如何改变F？
③轨道存在摩擦，怎么克服小车受到的摩擦力？
④如何对比加速度a
钩码的质量远小与小车的质量
轨道略微倾斜
三、对比实验演示
小车质量相同，m不变时，a与F成正比。
小车受的拉力相同，F不变时，a与m成反比。
实验结论：
动画模拟：对比实验研究 a 与 F、m 的关系
质量保持不变
合外力保持不变
表一：小车质量相同
第一次 第二次 F S F′ S′
小车1
小车2
表二：小车受的拉力相同
第一次 第二次 m S m′ S′
小车1
小车2
m不变时，a与F成正比。
F不变时，a与m成反比。
三、实验方案①——对比实验研究a与F、m的关系
0.1N
0.1N
45.0cm
45.6cm
0.1N
0.2N
25.1cm
50.5cm
200g
200g
38.1cm
38.4cm
200g
400g
30.2cm
60.8cm
三、实验方案② P90
钩码的总重力G当作小车受到的拉力F
从打点计时器打出的纸带计算出小车的加速度a
用天平测出小车的质量m
实验仪器
三、实验探究②P90——探究加速度与力关系实验操作
小车质量一定
F/ N
a/m·s -2
0.15
0.30
0.45
0.60
0.75
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
当小车质量不变时 次数 F/N a/m ·s -2
1
2
3
4
5
0.10 0.146
0.20 0.302
0.30 0.428
0.40 0.592
0.50 0.751
四、数据处理：加速度与力的关系
如何更直观地处理数据？
外力一定
m/ kg
a/m·s -2
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
a/m·s -2
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
/kg -1
m
1
当拉力不变时 次数 m/kg a/m ·s -2
1
2
3
4
5
四、数据处理：加速度与质量的关系
/kg -1
2.50
2.00
1.33
1.00
0.83
0.400 0.861
0.500 0.692
0.750 0.470
1.000 0.352
1.200 0.290
小结：加速度与力和质量的关系
正比于
　　物体的加速度跟作用力成正比，跟物体的质量成反比．
　　加速度的方向跟引起这个加速度的力的方向相同．
1.钩码的质量与小车的质量相差不大，以致钩码的重力不等于细绳的张力（拉力）；
2.轨道坡度没调节好，使小车的重力沿平行轨道方向上的分力不等于小车所受到的摩擦力，致使小车所受细绳的拉力不是受到的外力的合力；
3.滑轮支架角度没调节好，使轨道上方的细绳与轨道不平行；
4.系统存在阻力。
实验评价：本节实验存在的不足：
【误差分析】
1．关于“探究加速度与力、质量的关系”的实验，下列说法中符合实际的是 (　　)
A．通过同时改变小车的质量m及受到的拉力F的研究，能归纳出加速度、力、质量三者之间的关系
B．通过保持小车质量不变，只改变小车的拉力的研究，就可以归纳出加速度、力、质量三者之间的关系
C．通过保持小车受力不变，只改变小车质量的研究，就可以得出加速度、力、质量三者之间的关系
D．先不改变小车质量，研究加速度与力的关系；再不改变受力，研究加速度与质量的关系，最后归纳出加速度、力、质量三者之间的关系
D
课堂练习
2、在做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时， 某学生将实验装置如图所示安装，准备接通电源后开始做实验，但他的装置图中有两个明显的错误，请你指出来：
（1）
（2）
没有平衡摩擦力
打点计时器应使用低压交流电源
课堂练习
3．某同学在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，测得小车的加速度a和拉力F的数据如下表所示：
F/N 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60
a/(m·s－2) 0.11 0.19 0.29 0.40 0.51
(1)根据表中的数据在图实－4－9所示的坐标中作出a－F图象
(2)图象的斜率的物理意义是_________________；
(3)图象(或延长线)与F轴的截距的物理意义是___________；
(4)小车和砝码的总质量为________ kg.
课堂练习
解析：(1)选取适当的标度，作出a－F图象如图所示．
(2)由F＝Ma得a＝F/M ，可见图象的斜率为小车和砝码的总质量的倒数．
(3)图象与F轴的截距表示加速度恰好为零时的拉力，也即是小车受到的阻力，大小为0.1 N.
(4)由图可知图线斜率k＝1(kg－1)，由k＝ 1/M可得：M＝1 kg.
课堂练习
3． 某两个同学用图所示的装置（图中A为小车，B为带滑轮的长木板，C为水平桌面），分别在《探究加速度与外力间的关系》实验中，各自得到的图象如图甲和乙所示，则出现此种现象的原因甲是 ，乙是 ．
木板倾角过大
木板倾角过小
课堂练习
在保持质量不变时加速度与物体受力间关系的实验中（使用图4-2-5所示的装置），小车质量M和砝码质量m分别选取下列四组值．
A．M=500g，m分别为50g、70g、100g、125g
B．M=500g，m分别为20g、30g、40g、50g
C．M=200g，m分别为50g、75g、100g、125g
D．M=200g，m分别为30g、40g、50g、60g
若其它操作都正确，那么在选用 组值测量时所画出的图线较准确．在选用此组值，
m取 g时实验误差较大．
B
50
课堂练习

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